CXIII. Versuche mit der Fehling'schen Kupferlösung zur Bestimmung des Traubenzuckers; von T. L. Patterson. Vorgetragen in der Glasgow philosophical Society. – Aus Chemical News, vol. XXV p. 149; März 1872. Patterson, Versuche mit der Fehling'schen Kupferlösung zur Bestimmung des Traubenzuckers. Die zu meinen Versuchen verwendete Kupferlösung war nach der von Fresenius angegebenen Vorschrift dargestellt. 34,632 Grm. kryst. Kupfervitriol, in 200 Kubikcentimeter Wasser aufgelöst, wurden einer Lösung von 173 Grm. weinsaurem Natronkali in 480 K. C. Natronlauge von 1,14 spec. Gew. zugesetzt und das Ganze auf 1 Liter verdünnt. – Der Titer dieser Probeflüssigkeit wurde mit einer auf folgende Weise bereiteten Lösung von invertirtem Zucker gestellt: 0,5 Grm. reiner, trockener, von Traubenzucker freier Hutzucker wurden in einem kleinen Kolben in 10 K. C. Wasser gelöst, 30 Tropfen Salzsäure zugesetzt, und ein Thermometer eingesenkt. Der Kolben mit seinem Inhalte wurde dann fünfzehn Minuten im Wasserbade erhitzt, oder so lange bis das Thermometer 70° C. anzeigte, wornach er herausgenommen und die Lösung auf 300 K. C. verdünnt wurde. Jeder Kubikcentimeter dieser Lösung entsprach sonach 0,001754 Grm. Traubenzucker. Zu den Versuchen wurden vorzugsweise Kolben, statt Schalen und Bechergläsern benutzt, weil bei Anwendung der letzteren der über der Flüssigkeit befindliche Theil so stark überhitzt werden kann, daß, wenn man die Lösung umrührt oder umschüttelt, ein Theil derselben reducirt wird, was natürlich zu Fehlern Anlaß gibt. Bei der Benutzung von Kolben kann dieß nicht wohl vorkommen, wenn man dieselben zeitweise schüttelt bevor der Inhalt in's Kochen kommt. Versuch 1. – (a). 10 Kubikcentimeter Kupferlösung wurden mit etwa 40 K. C. Wasser in einem Kolben gekocht, ohne daß ein Niederschlag entstand. Hierauf wurde aus einer in 1/5 K. C. getheilten Bürette so lange Normalzuckerlösung hinzugefügt, bis in einer rasch abfiltrirten Probe auf Zusatz einiger Tropfen Essigsäure und eines Tropfens einer sehr verdünnten Lösung von Kaliumeisencyanür kein kupferfarbiger Niederschlag entstand. Es wurden so 30 K. C. verbraucht. Ein anderer Versuch gab dasselbe Resultat, also 30 × 0,001754 = 0,05262 Grm. Traubenzucker, die zur Reduction von 10 K. C. Kupferlösung erforderliche Menge. (b). 10 K. C. derselben Lösung wurden genau so wie bei (a), mit Zusatz von 10 K. C. Natronlauge von 1,163 spec. Gew. behandelt. Es waren jetzt zur vollständigen Reduction 33 K. C. der Zuckerlösung erforderlich, entsprechend 0,05788 Grm. Traubenzucker. (c). Nochmals 10 K. C. wurden mit Zusatz von 50 K. C. Natronlauge gekocht. Nach Verbrauch von 34 K. C. Zuckerlösung war das Kupferoxyd noch nicht vollständig reducirt; eine vollständige Reduction erfolgte erst auf ferneren Zusatz von 14 K. C., in Quantitäten von je 2 K. C., wobei nach jedem Zusatze geprüft wurde. Ein gleiches Resultat wurde erhalten, als 50 K. C. einer anderen Portion von 10 K. C., in Quantitäten von je 5 K. C. von: 35sten K. C. an, zugesetzt wurden. Die Resultate dieses Versuches veranlaßten mich, die Richtigkeit der von Fehling, Fresenius u.a. gezogenen Schlußfolgerung – daß ein Molecül Traubenzucker zehn Molecüle Kupferoxyd reducirt – zu bezweifeln. Wenn sich dieß wirklich so verhielte, so würden bei Versuch (a) 10 K. C. Lösung 28,5 K. C. Normalzuckerlösung = 0,05 Grm. Traubenzucker erfordert haben, wogegen 30 K. C. = 0,05262 Grm. verbraucht wurden. Aus (b) und (c) ergibt sich meiner Ansicht nach der Grund davon und beide Versuche erweisen zur Genüge, daß die Quantität des reducirten Kupferoxydes sowohl von dem Grade der Alkalinität der Lösung, als auch von der Menge des in ihr enthaltenen Kupferoxydes abhängig ist. Da nun, wenn der Natronbetrag variirt, auch das Vermögen der Lösung, Traubenzucker zu oxydiren, sich ändert, so muß dasselbe für jede derartige Lösung besonders festgestellt werden. Wenn überdieß das Natron in großem Ueberschusse zugegen ist, wie bei Versuch (c), so lassen sich genaue Resultate nicht erzielen. Versuch 2. – Um die Einwirkung von Natron auf eine alte Lösung zu ermitteln, wurden folgende Versuche angestellt. (d). Eine Kupferlösung, von welcher 10 K. C. 0,05262 Grm. Traubenzucker oxydirten, war etwa fünf Monate lang in gelegentlichem Gebrauche gewesen. Vor einiger Zeit war dieselbe zur Verhütung der Bildung eines Niederschlages mit etwas Natronlauge versetzt worden. 10 K. C. erwiesen sich = 0,039 Grm. Traubenzucker; nach Zusatz von ungefähr 40 K. C. Natronlauge entsprachen aber 10 K. C. = 0,05614 Grm. Traubenzucker. (e). Eine andere Lösung von demselben Zuckerzersetzungs-Vermögen wie (d), gab nach Verlauf von fünf Monaten beim Kochen einen Niederschlag. 10 K. C. entsprachen 0,0435 Grm. Traubenzucker. 10 K. C. + 10 K. C. Natronlauge von 1,13 spec. Gew. und etwa 30 K. C. Wasser gaben beim Kochen keinen Niederschlag und erforderten an Zuckerlösung eine 0,05331 Grm. Traubenzucker entsprechende Menge; 10 K. C. + ein Zusatz von 50 K. C. Natronlauge erforderten 0,05702 Grm. Invertzucker zur vollständigen Reduction. Dieser Versuch lehrt uns, daß, wie übrigens bekannt ist, eine alte Kupferlösung durch Natron regenerirt wird; das Alkali darf aber nur in der Menge zugesetzt werden, welche erforderlich ist um die Bildung eines Niederschlages beim Kochen zu verhindern, denn sonst erhält die Lösung ein zu hohes Zerstörungsvermögen für Traubenzucker und man findet dann für den Gehalt der angewandten Zuckerprobe an Fruchtzucker eine zu niedrige Ziffer. Wir sehen also (wie bei Versuch 1) auch hier, daß das Oxydationsvermögen der Kupferlosung mit zunehmendem Alkaligehalte ebenfalls zunimmt, und so kann man durch Zusatz von überschüssigem Natron bewirken daß eine alte Lösung einen größeren Betrag von Traubenzucker repräsentirt, als dieselbe Lösung in frisch bereitetem Zustande. Das Verderben der einige Zeit aufbewahrten Kupferlösungen, wie der in Versuch 2 erwähnten, ist bald der Einwirkung des Lichtes, bald der Absorption von Kohlensäure etc. zugeschrieben worden. In Watts' „Dictionary“ wird vorgeschrieben, die Lösung in gut geschlossenen Gefäßen aufzubewahren, um sie vor dem Zutritte von Kohlensäure und Luft zu schützen. Und doch verdirbt eine Lösung, wenn sie auch in dieser Weise geschützt und außerdem im Dunkeln aufbewahrt wird, nach und nach bei fortwährendem Gebrauch. Woher rührt dieses Verderben? Ich fand stets beim Abnehmen des Stopfens von einer die Kupferlösung enthaltenden Flasche, welche einige Tage lang nicht geöffnet worden war, daß in derselben ein theilweises Vacuum existirte, welches um so größer war, je länger die Flasche verschlossen blieb. Offenbar rührt dieses Vacuum nicht von der Absorption der in der Luft der Flasche enthaltenen geringen Kohlensäuremenge her; es muß sonach durch eine Absorption von Sauerstoff veranlaßt werden, und dieß ist nach meinen Beobachtungen wirklich der Fall; denn wenn man einen glimmenden Holzspan in eine mit der Lösung zur Hälfte gefüllte Flasche einführt, so erlischt derselbe augenblicklich, bevor er unterhalb des Halses gelangt, – ein hinlänglicher Beweis daß das in der Flasche enthaltene Gas Stickstoff ist. Versuch 3. – Zur Ermittelung des Betrages dieser Absorption, ob sie eine theilweise oder vollständige ist, wurde der folgende Versuch gemacht. In ein einseitig geschlossenes, 50 K. C. enthaltendes, in 1/5 K. C. getheiltes Glasrohr schloß ich eine Quantität trockener Luft über Quecksilber ein, welche nach der Reduction auf 0° und 760 Millimeter Druck, 42,76 K. C. betrug. Hierauf wurden 4 K. C. Kupferlösung – von welcher 10 K. C. = 0,05175 Grm. Traubenzucker – in das Rohr gebracht und das Ganze der Einwirkung des zerstreuten Tageslichtes ausgesetzt. Der Versuch dauerte ungefähr 8 Monate. Die Absorption erfolgte langsam und allmählich während eines beträchtlichen Zeitraumes; ich ließ das Rohr nur deßhalb so lange stehen, um ganz sicher zu seyn daß die Absorption aufgehört habe. Die Kupferlösung in dem Rohre zeigte jetzt eine weit hellere Farbe, und an den Wandungen hatte sich in dem Raume von etwa 1 K. C. unmittelbar über der Berührungsstelle des Quecksilbers mit der Flüssigkeit Kupferoxydul abgesetzt. Das Volum der Luft betrug nach allen erforderlichen Correctionen und der Reduction auf 0° und 760 Millimeter Barometerstand 34,09 K. C. Demnach beträgt die Menge des von den 4 K. C. Kupferlösung absorbirten Sauerstoffes = 42,76 – 34,09 = 8,67 K. C., also 8,67/42,76 × 100 = 20,28 Procent der ursprünglichen Luftmenge. Dieß stimmt sehr gut mit dem Sauerstoffgehalte der atmosphärischen Luft nach Bunsen's Bestimmung (20,93 Proc.) überein und zeigt daß sämmtlicher Sauerstoff absorbirt worden ist. Die geringe Differenz rührt davon her, daß als Barometer ein Aneroid angewendet wurde, dessen Angaben von denen eines Normalinstrumentes stets ein wenig abwichen. Der rückständige Stickstoff wurde in der früheren Weise auf Sauerstoffabwesenheit geprüft. Der vorstehende Versuch liefert den hinlänglichen Beweis für die vollständige Absorption des Sauerstoffes der atmosphärischen Luft durch die Fehling'sche Kupferlösung. Um die Wirkung der Oxydation und Zersetzung weiter zu beobachten, wurde der folgende Versuch angestellt. Versuch 4. – (f). Das Traubenzucker-Zersetzungsvermögen der zu diesem Versuche verwendeten Kupferlösung entsprach 0,04965 Grm. per 10 K. C. Die Kohlensäure und das Natron (NaO) wurden in besonderen Antheilen von je 10 K. C. bestimmt, die erstere in einem Kohlensäureapparat, das letztere durch Sättigung mit Normalschwefelsäure, Erhitzung zum Sieden behufs Verjagung der Kohlensäure, und Rücktitriren mit Normalnatronlösung. Auf diese Weise wurde gefunden, daß die Kupferlösung 0,18 Grm. Kohlensäure enthielt und 5,39 K. C. Natron per 100 K. C. zu neutralisiren vermochte. Nachdem diese Lösung einen Monat hindurch fast täglich im Gebrauche, und während dieser Zeit in einem Schranke aufbewahrt gewesen war, bildete sie beim Kochen keinen Niederschlag; 100 K. C. derselben enthielten nun 0,30 Grm. Kohlensäure und vermochten 5,26 Grm. Natron (NaO) zu neutralisiren. Mit der (ursprünglichen) Lösung (f) wurden zwei kleine Flaschen (g) und (h) zur Hälfte gefüllt und dicht verschlossen. (h) wurde der unmittelbaren Einwirkung der Sonnenstrahlen ausgesetzt; (g) ward in Papier eingewickelt und in ein Weißblechkästchen eingeschlossen, so daß dem Lichte kein Zutritt gestattet war. Nach Verlauf von acht Monaten wurden beide Fläschchen geöffnet und ihr Inhalt ward der Analyse unterworfen. (g). Die Flüssigkeit des im Dunkeln aufbewahrt gewesenen Fläschchens hatte von ihrer Farbentiefe Nichts verloren; es hatte sich kein Niederschlag gebildet; sie blieb beim Kochen vollkommen klar, und enthielt 0,18 Grm. Kohlensäure; per 100 K. C. vermochte sie 5,27 Grm. Natron zu sättigen. (h.) Die dem directen Sonnenlichte ausgesetzt gewesene Flüssigkeit zeigte eine viel lichtere Färbung; der Stopfen ließ sich nur schwierig aus dem Fläschchen entfernen und am Boden desselben hatte sich ein reichlicher Niederschlag von krystallinischem Kupferoxydul abgesetzt. Die von letzterem abfiltrirte Flüssigkeit gab beim Kochen nochmals einen Niederschlag, und 10 K. C. derselben entsprachen 0,00087 Grm. Traubenzucker. Sie enthielt 0,33 Grm. Kohlensäure, und 100 K. C. neutralisirten 4,89 Grm. Natron. Aus dem Versuche (h) ist der nachtheilige Einfluß des Lichtes auf diese Lösung hinreichend ersichtlich. Fast alles Kupfer hatte sich niedergeschlagen, während die Lösung (f) nach Verlauf eines Monates und (g) durch Kochen nicht beeinflußt werden. Der Kohlensäuregehalt von (h) hatte gleichfalls um 0,15 Grm. zugenommen; das Neutralisationsvermögen der Lösung aber hatte um 0,5 Grm. Natron per 100 K. C. abgenommen. Diese Zunahme des Kohlensäuregehaltes konnte jedoch nicht Folge einer Absorption aus der Atmosphäre seyn, denn in dem im Dunkeln aufbewahrten Fläschchen (g) war der Kohlensäuregehalt nicht vermehrt und das theilweise Vacuum in demselben bewies, daß der Stopfen vollkommen dicht schloß. Auch konnte die Zunahme der Kohlensäure nicht von einer Oxydation herrühren, weil das die Lösung enthaltende Fläschchen ungefähr 100 K. C. Fassungsraum hatte und mit der Lösung zur Hälfte gefüllt war, die andere Hälfte dagegen Luft enthielt. 50 K. C. Luft, welche 0,0608 Grm. wiegen und 0,014 Grm. Sauerstoff enthalten, entsprechen 0,01924 Grm. Kohlensäure, während von solcher 0,075 Grm., also beinahe das Vierfache gefunden wurde. Die bei diesem Versuche gefundene Kohlensäure ist daher theilweise durch Oxydation erzeugt und theilweise das Resultat der durch die aktinischen Strahlen beförderten Zersetzung der Weinsäure. In Bezug auf diesen Punkt ist die Fixirung von 0,50 Grm. Natron entscheidend. Die Weinsäure spaltet sich in Folge der Einwirkung von Acht und absorbirtem Sauerstoff in solcher Weise, daß ihr Neutralisationsvermögen in Gegenwart des freien Alkalis beträchtlich vermehrt wird. Wir können annehmen, daß ein Molecül der zweibasischen Säure sich in ein Molecül einer anderen zweibasischen und ein Molecül einer einbasischen Säure, neben Kohlensäure, zersetzt und dadurch entsprechend mehr Natron neutralisirt. Ich habe jedoch die Natur dieser Säuren nicht durch Versuche bestimmt. Nach Verlauf von einem Monate hatte (f) um 0,12 Grm. an Kohlensäure zugenommen und an Alkalinität um 0,13 Grm. Natron verloren. Diese Zersetzung ist der bei (h) erfolgten ähnlich, konnte aber wegen mangelnder Zeit und Einwirkung des Sonnenlichtes nicht zu derselben Ausdehnung gelangen. Der Kohlensäuregehalt von (g) war, als die Flasche im Dunkeln aufbewahrt wurde, am Ende des Versuches der gleiche wie beim Beginne desselben; die Alkalinität der Lösung hatte aber per 100 K. C. um 0,12 Grm. Natron abgenommen. Obgleich also die Lösung, wenn sie in dicht verschlossenen Flaschen im Dunkeln aufbewahrt wird, sich nicht oxydirt, so erleidet sie doch eine schwache innere Zersetzung, ähnlich der bei (h) durch das Licht veranlaßten, wodurch die ursprüngliche Acidität in Gegenwart des Alkali-Ueberschusses erhöht wird. Somit ist zur Oxydation die Einwirkung von Licht erforderlich, während Dunkelheit die Zersetzung verzögert. Mittelst des Versuches 2, (d) und (e), habe ich den nachtheiligen Einfluß des Alters auf Lösungen welche fortwährend im Gebrauche sind, nachgewiesen. Für den Zweck dieser Versuche bewahrte ich meine Lösungen im Dunkeln auf; ich pflege jedoch zur Aufbewahrung der Lösung Flaschen zu benutzen, welche von der York Glass Company aus einem dunkelgrünen Glase angefertigt werden. Hinsichtlich der Conservirung der Kupferlösung in solchen Glasflaschen, machte ich folgenden Versuch. Versuch 5. – Eine grüne Flasche wurde mit der Kupferlösung zur Hälfte gefüllt und sechs Monate lang den directen Sonnenstrahlen ausgesetzt. Beim Beginn des Versuches entsprachen 10 K. C. der Lösung 0,05179 Grm. Traubenzucker; am Ende desselben waren 10 K. C. Lösung noch = 0,05000 Grm. Traubenzucker, und die Flüssigkeit gab beim Kochen keine Spur eines Niederschlages. Das Resultat ist daher zu Gunsten dieser Glasflaschen. Aus den im Vorstehenden mitgetheilten Versuchen ergibt sich: 1) Daß die Fehling'sche Kupferlösung kein bestimmtes Traubenzucker-Aequivalent hat, welches von ihrem Gehalte an Kupferoxyd abhängig ist, sondern daß ihr Vermögen den Traubenzucker zu zerstören, (innerhalb gewisser Grenzen) direct mit der Menge des vorhandenen Alkalis variirt; ferner daß, wenn Natron (NaO) in großem Ueberschusse vorhanden ist, durch eine Lösung von Invertzucker nicht alles Kupfer niedergeschlagen werden kann. – Versuch 1, (a), (b), (c). 2) Daß alte Lösungen durch einen Zusatz von Natron (wie die Handbücher der Chemie angeben) wiederbelebt werden können; ferner daß durch Zusatz eines beträchtlichen Ueberschusses von Alkali, das Vermögen der Lösung den Traubenzucker zu zerstören, so erhöht werden kann, daß dasselbe viel stärker ist, als bei derselben Flüssigkeit unmittelbar nach ihrer Bereitung. – Versuch 2, (d) und (e). 3) Daß in einem abgeschlossenen Raume, z.B. in einer theilweise gefüllten Flasche, sämmtlicher Sauerstoff der vorhandenen Luft von der Lösung absorbirt wird. – Versuch 3. 4) Daß bei der Einwirkung des Lichtes eine fast vollständige Zersetzung der Lösung stattfindet, und die Menge der Kohlensäure größer wird, als sich aus der Absorption von Sauerstoff erklären läßt. – Versuch 4, (h). 5) Daß der Natronbetrag in der Lösung mit ihrem Alter abnimmt, selbst wenn sie in gänzlicher Dunkelheit aufbewahrt wird, und daß dieser Verlust an Alkalinität der Zersetzung der organischen Säure in andere gebundene Säuren, deren Gesammtacidität größer ist als die der ursprünglichen Weinsäure, zugeschrieben werden muß. – Versuch 4, (f), (g), (h). 6) Daß eine Lösung welche acht Monate lang, vor Lichtzutritt geschützt, in einer Luft enthaltenden Flasche aufbewahrt wird, sich nach Verlauf dieser Zeit in gutem Zustande befindet. – Versuch 4, (g). 7) Daß die Lösung für den Gebrauch am besten in Flaschen von dunkelgrünem Glase aufbewahrt wird, welche die aktinischen Lichtstrahlen ausschließen. – Versuch 5.